植物の葉による多環芳香族炭化水素の摂取と蓄積の衝撃因子評価：形態学的特性は最大の衝撃を及ぼします

多環芳香族炭化水素（PAH）は、生物に有毒、催奇形性、変異原性、および発がん性の効果があります。植物は、広い表面分布と大気汚染物質に対する特定の反応により、汚染物質の生物誘導体および生体蓄積者として機能する可能性があります。ただし、さまざまな植物は、PAHを蓄積する能力に大きな違いを示します。現在、研究は主に葉の形態と生理学的特性の影響に焦点を合わせており、PAHの蓄積に対する葉表面の影響を評価した研究はほとんどありません。私たちは、葉によるPAHの摂取と蓄積に影響を与える要因を評価することを目指しました。中国の上海で8つの一般的な樹種を選択し、超臨界流体抽出技術を使用して、葉のPAHの含有量を決定しました。葉面積、幅/長さ、ワックス含有量、および気孔密度の特定の測定を適用して、形態学的および生理学的特性をインデックス化しました。表面の粗さ、表面自由エネルギー、極性成分、分散成分が吸着性能指数にまとめられました。主成分分析（PCA）および標準相関分析（CCA）を使用して、PAH蓄積に対する異なる葉の特性の効果を評価しました。σpAHの平均濃度は300〜2000ng・g-1の範囲であり、異なるベンゼン環の割合は異なる樹種の間で有意に異なることがわかりました。葉の形態と生理学的特性は、表面吸着と比較してより重要な効果がありました。CCAは、葉の形態学的特性とワックス含有量との間に有意な負の相関を示したが、表面吸着と有意な相関はなかった。低分子重量のPAHは主に形態学的特性の影響を受けていることがわかったが、中および高分子量のPAHはワックスの含有量と吸着の影響を受けた。私たちの結論は、信頼できる植物雰囲気監視システムを確立するための理論的根拠と、強いPAH吸着能力を持つ樹種をスクリーニングする方法を提供します。

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have toxic, teratogenic, mutagenic and carcinogenic effects on living organisms. Plants can function as pollutant bioindicators and bioaccumulators due to their wide surface distribution and specific responses to atmospheric pollutants. However, various plants exhibit significant differences in their capacities to accumulate PAHs. At present, research has mainly focused on the effects of leaf morphology and physiological characteristics, and few studies have evaluated the effects of the leaf surface on PAH accumulation. We aimed to assess the factors impacting the uptake and accumulation of PAHs by leaves. We selected 8 common tree species in Shanghai, China, and used supercritical fluid extraction technology to determine the content of PAHs in their leaves. Specific measurements of leaf area, width/length, wax content, and stomatal density were applied to index the morphological and physiological characteristics; surface roughness, surface free energy, polar components, and dispersion components were compiled into an adsorption performance index. Principal component analysis (PCA) and canonical correlation analysis (CCA) were used to assess the effects of different leaf characteristics on PAH accumulation. We found that the mean concentrations of ΣPAHs ranged from 300 to 2000 ng·g-1 and that the proportions of different benzene rings were significantly different among the different tree species. Leaf morphology and physiological characteristics had more significant effects compared to surface adsorption. CCA showed a significant negative correlation between leaf morphological characteristics and wax content, but had no significant correlation with surface adsorption. Low-molecular-weight PAHs were found to be mainly affected by the morphological characteristics, while medium- and high-molecular-weight PAHs were influenced by wax content and adsorption. Our conclusions provide a theoretical basis for the establishment of a reliable plant atmosphere-monitoring system and a method for screening tree species with strong PAH adsorption capacity.